CN104634682A - 缸套活塞环摩擦副磨损试验机 - Google Patents

Abstract

一种缸套活塞环摩擦副磨损试验机，包括固定导轨、支架，螺杆支撑架，拉伸力传感器，支架上设有缸套，缸套内设有活塞环、螺杆，螺杆的右端穿出螺杆支撑架与直线电机相连接，螺杆的中部设有与活塞环相楔合的鼓胀滑块和固定活塞环位置的定位盘，鼓胀滑块一侧的螺杆上依次设有定位环、力传感器和加载机构，加载机构包括内套筒、内套筒右端固定有定位套，内套筒左端设有经外套筒相连的步进电机，内套筒内设有压电晶体盘、压簧和螺纹压盘，压簧与螺纹压盘固定；步进电机运转驱动弹簧压盘挤压弹簧，使鼓胀滑块滑动并挤压活塞环，缸套与活塞环之间的摩擦力因直线电机的往复运动不断改变，以此模拟活塞环在实际工作中受到的爆发压力变化情况。

Description

缸套活塞环摩擦副磨损试验机

技术领域

本发明涉及一种缸套活塞环摩擦副磨损试验机，特别是一种基于直线电机直接传动的缸套活塞环摩擦测试的试验机。

背景技术

缸套活塞环是发动机、内燃机等设备中最重要、最关键的运动副，也是运行在高温、高速等恶劣环境下的一种比较典型的运动副。其摩擦润滑性能直接影响到发动机的动力性、排放性及燃油经济性，所以对缸套—活塞环的摩擦和润滑特性进行实验研究，具有重要意义。

现有的缸套活塞环摩擦测试系统采用间接传动的方式，由旋转电机、曲轴机构、缸套、活塞、活塞环、活塞杆、上位机组成。旋转电机通过曲轴连杆与活塞杆连接。在测试系统工作时，旋转电机驱动曲轴，曲轴带动连杆，将电机旋转运动转变为直线往复运动，从而间接驱动活塞杆带动活塞环在缸套中进行直线往复运动。由于在这种采用间接传动方式的缸套活塞环摩擦测试系统中存在中间传动装置引起的传动误差，所以其传动效率不高，在进行高频往复运动时的测量误差尤为明显。

发明内容

本发明的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种基于直线电机传动的、测量准确、能够模拟工况的缸套活塞环摩擦副磨损试验机，通过对卧式发动机活塞环进行径向加载，模拟缸套及活塞环之间的载荷变化来检测其摩擦和润滑性能。

为实现上述目的，本发明的缸套活塞环摩擦副磨损试验机，包括固定导轨、设在固定导轨上的支架，支架前侧设有螺杆支撑架，支架与螺杆支撑架之间设有多个拉伸力传感器，所述的支架上设有缸套，缸套内设有活塞环、穿过活塞环的螺杆，螺杆的右端穿出螺杆支撑架经万向联轴器与直线电机相连接，螺杆的中部设有与活塞环相楔合的鼓胀滑块和固定活塞环位置的定位盘，所述鼓胀滑块一侧的螺杆上依次设有定位环、力传感器和加载机构，所述加载机构包括内套筒、内套筒右端固定有定位套，内套筒左端设有经外套筒相连的步进电机，内套筒内依次设有压电晶体盘、压簧和螺纹压盘，压簧的左端与螺纹压盘固定；所述的缸套上设有润滑油槽。

所述的支架包括设在缸套左右两侧的左定位架和右定位架。

所述缸套的外壁上装有筒式加热器，缸套的外壁与筒式加热器内壁之间设有与温控仪相连的温度传感器。

所述的多个拉伸力传感器为2～4个，均匀布置。

有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明不仅减少了间接传动方式的缸套活塞环摩擦测试系统中存在中间传动装置引起的传动误差，而且试验中所采集的数据也较为精确并可以计算出作用在活塞环上的正压力。工作时，在步进电机运转下驱动弹簧压盘挤压弹簧，从而使鼓胀滑块滑动并挤压活塞环，由力传感器可测得轴向压力。当步进电机到达指定值后，直线电机做直线往复运动，缸套与活塞环之间的摩擦力也因直线电机的往复运动不断改变，其摩擦力的大小可由拉伸力传感器测得且得到数据。与现有技术相比的主要优点：

1.采用双列滚珠直线导轨承托试验装置，由于其承载能力强、精度高，从而能有效的减少试验部分水平接触面之间的摩擦，提高试验数据的准确性；

2.采用剖分式桶装加热器，与缸套外壁紧密贴合在一起。温度传感器置于缸套外壁与加热器内壁之间，由温控仪控制缸套的工作温度；

3.采用直线电机不需要经过中间转换机构而直接产生直线运动，使结构大大简化，运动惯量减少，动态响应性能和定位精度大大提高；同时也提高了可靠性，节约了成本；

4.采用步进电机控制弹簧压盘优于直接手工操作，可使作用在弹簧上的力均匀且易于控制，从而得到理想数据；

5.采用滑鼓胀滑块优于双环形弹性支杆，采用鼓胀滑块不仅可实现性强且作用在活塞环上的正压力也可通过鼓胀滑块的倾斜角度计算而得；

6.通过周期性的压缩释放压簧，改变活塞环的轴向载荷，通过鼓胀滑块改变为径向载荷，准确模拟活塞环在实际工作所受到的爆发压力变化情况。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中：固定导轨－1，螺纹压盘－2，外套筒－3，内套筒－4，压簧－5，左定位架－6，润滑油槽－7，鼓胀滑块－8，筒式加热器－9，缸套－10，右定位架－11，拉伸力传感器－12，螺杆支撑架－13，万向联轴器－14，直线电机－15，螺杆－16，定位盘－17，压电晶体盘－18，定位套－19，定位环－21，活塞环－22，步进电机－23。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：

本发明的缸套活塞环摩擦副磨损试验机，主要由固定导轨1、支架、鼓胀滑块8、缸套10、拉伸力传感器12万、向联轴器14、直线电机15和步进电机23构成；支架设在固定导轨1上，所述的支架包括设在缸套10左右两侧的左定位架6和右定位架11，支架右侧设有螺杆支撑架13，支架与螺杆支撑架13之间设有多个拉伸力传感器12，多个拉伸力传感器12为2～4个，均匀布置。所述的支架上设有缸套10，所述缸套10的外壁上装有筒式加热器9，在缸套10的外壁与筒式加热器9内壁之间设有温度传感器，由外接温控仪控制缸套的温度。缸套10内设有活塞环22、穿过活塞环22的螺杆16，螺杆16的右端穿出螺杆支撑架13经万向联轴器14与直线电机15相连接，螺杆16的中部设有与活塞环22相楔合的鼓胀滑块8和固定活塞环22位置的定位盘17，活塞环22的外径紧贴缸套10的内壁，鼓胀滑块8的外壁紧压活塞环22的内表面上，所述鼓胀滑块8一侧的螺杆16上依次设有定位环21、力传感器20和加载机构，所述加载机构包括内套筒4、内套筒4右端固定有定位套19，内套筒4左端设有经外套筒3相连的步进电机23，内套筒4内依次设有压电晶体盘18、压簧5和螺纹压盘2，压簧5的左端与螺纹压盘2固定，所述的力传感器20设在在定位套19与定位环21之间，所述的缸套10上设有润滑油槽7，通过润滑油槽7可实现对活塞环与缸套之间的全浸油、乏油等不同工况的模拟。步进电机23运转控制弹簧压盘2移动并挤压弹簧5，从而对鼓胀滑块8施压作用力。所述左定位架6与右定位架11用于缸套10的紧固和安装；所述定位环21与定位盘17用于鼓胀滑块8的定位。螺杆支撑架13通过螺栓被固定在所述导轨1之上，左定位架6和右定位架11可在导轨上滑动。

所述活塞环22的运动由直线电机15来驱动，直线电机15将电能直接转换成直线运动机械能，驱动活塞环22做往复的直线运动。螺杆16的右端通过万向联轴器14与直线电机15相连。活塞环22的外径紧贴缸套10的内壁，鼓胀滑块8的外壁紧压活塞环22的内表面上，在定位套19与定位盘17之间装有力传感器20，2～4个拉伸力传感器12均匀间隔安装在右定位架与螺杆支撑架之间；由定位套19定位盘17以及鼓胀滑块8构成对活塞环22径向加载，由螺纹压盘2、压簧5、定位套19及内套筒4构成对活塞环22的轴向加载。轴向力通过压电晶体盘18测量，测量摩擦力的2～4个拉伸力传感器均通过螺栓沿周向均匀的安装在右定位架与螺杆支撑架之间。加载机构的径向力通过鼓胀滑块8作用在活塞环22上，使活塞环对缸套产生压力。螺杆支撑架13通过螺栓固定在水平导轨上。安装完成以后，应对整个试验台架进行水平校正。

实验时，首先通过筒式加热器对缸套进行预热。达到预定温度后，开启试验机，在直线电机15的驱动下，周期性的压缩释放压簧5，以此改变活塞环22的轴向载荷，通过径向加载的鼓胀滑块8将轴向载荷转变为径向载荷，两个加载最终作用在活塞环22的内表面上。以此模拟活塞环22在实际工作中所受到的爆发压力变化情况。在试验机工作的同时，通过拉伸力传感器12、压电晶体盘18和力传感器20对活塞环22与缸套10之间的摩擦力和正压力进行采集和计算，以此模拟分析活塞环与缸套之间的摩擦力在实际工况下，不同曲轴转角下的变化情况。

Claims (4)

1.一种缸套活塞环摩擦副磨损试验机，其特征在于：它包括固定导轨(1)、设在固定导轨(1)上的支架，支架前侧设有螺杆支撑架（13），支架与螺杆支撑架（13）之间设有多个拉伸力传感器（12），所述的支架上设有缸套(10)，缸套(10)内设有活塞环(22)、穿过活塞环(22)的螺杆(16)，螺杆(16)的右端穿出螺杆支撑架（13）经万向联轴器(14)与直线电机(15)相连接，螺杆(16)的中部设有与活塞环(22)相楔合的鼓胀滑块(8)和固定活塞环(22)位置的定位盘(17)，所述鼓胀滑块(8)一侧的螺杆(16)上依次设有定位环(21)、力传感器(20)和加载机构，所述加载机构包括内套筒(4)、内套筒(4)右端固定有定位套(19)，内套筒(4)左端设有经外套筒(3)相连的步进电机(23），内套筒(4)内依次设有压电晶体盘(18)、压簧(5)和螺纹压盘(2)，压簧（5）的左端与螺纹压盘（2）固定；所述的缸套(10) 上设有润滑油槽(7)。

2.根据权利要求1所述的缸套活塞环摩擦副磨损试验机，其特征在于：所述的支架包括设在缸套(10)左右两侧的左定位架(6)和右定位架(11)。

3.根据权利要求1所述的缸套活塞环摩擦副磨损试验机，其特征在于：所述缸套（10）的外壁上装有筒式加热器（9），缸套（10）的外壁与筒式加热器（9）内壁之间设有与温控仪相连的温度传感器。

4.根据权利要求1所述的缸套活塞环摩擦副磨损试验机，其特征在于：所述的多个拉伸力传感器（12）为2～4个，均匀布置。